基于PLC变频的恒压供水系统设计

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1、基于PLC变频调速恒压供水控制系统设计任琪(长沙民政职业技术学院电子信息工程系湖南长沙410004)摘要：介绍了自行设计的恒压供水系统，采用PLC进行逻辑控制，变颇器进行压力调节。变频器、可编程控制器作为系统控制的核心部件．时刻跟踪管内压力与给定压力的偏差变化，经变额器内部PID运算，通过可编程控制器控制变频与工频切换，自动控制水泵投入的台数和电机转速，实现闭环自动调节恒压变量供水，在保持恒压下达到控制流量的目的。运行结果表明，该系统具有压力稳定，结构简单，工作可靠等特点。关键词：PLC；变频调速；恒压供水系统1、引言变频恒压供水系统是现代建筑中普遍采用的一种水处理系统。随着变频调速

2、技术的发展和人们节能意识的不断增强，变频恒压供水系统的节能特性使得其越来越广泛用于工厂、住宅、高层建筑的生活及消防供水系统。恒压供水是指用户端在任何时候，不管用水量的大小，总能保持网管中水压的基本恒定。变频恒压供水系统利用PLC、传感器、变频器及水泵机组组成闭环控制系统，使管网压力保持恒定，代替了传统的水塔供水控制方案，具有自动化程度高，高效节能的优点，在小区供水和工厂供水控制中得到广泛应用，并取得了明显的经济效益。2、系统组成系统组成如图1。压力上水位下电网下限信号限信号电流PID变频器PLCFX2N32MRYV1压力变送器SLhM13~SLl储M2用户3~水池M33~M43~图1

3、系统采用了采用3台主水泵机组和1台辅助泵机组并联供水方式，选用专为风机、泵用负载设计的普通功能型u/f控制方式的森兰变频器，型号BT12S22KWI,变频器内置PID控制模块，PLC选用具有I/O点数16/16的三菱FX2N-32MR。压力变送器选用选用普通压力表Y-100和XMT-1270数显仪实现压力的检测、显示和变送。系统设有选择开关K，可选择系统在自动和手动状态下工作，当选择手动状态时，可分别通过按钮控制4台泵单独在工频下运行与停止，这主要用于定期检修临时供水；当选择自动状态工作时，PLC首先利用变频器软启动一台加压泵，此时安装管网上的传感器将实测的管网压力反馈进变频器，与予

4、先通过变频器面板设定的给定压力进行比较，通过变频器内部PID运算，调节变频器输出频率．在用水量较大时，变频器输出频率接近工频而管网压力仍达不到压力设定值，PLC将当前工作的变频泵由变频切换到工频下工作，并关断变频器，再将变频器切换到另一台泵，由变频器软起动该泵，这样可根据用水量大小调节投入水泵台数的方案。在全流量范围内靠变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合，使供水压力始终保持为设定值。3、系统控制电路的设计3.1PLC控制电路的设计PLC的I/O端子分配及接线如图2COMKA8实现运行/停止控制Y0自动手动转换开关KAX01#变频运行控制及指示KA5KA3KA2KA1FR1变频器

5、输出频率极限信号X1Y1压力下限到达信号X21#工频运行控制及指示KA1FX2N-32MRKA2Y2压力上限到达信号X32#变频运行控制及指示KA5KA1KA4KA3FR2水池缺水X4Y3变频器故障报警信号X52#工频运行控制及指示KA3KA4X6Y4X73#变频运行控制及指示KA1KA3KA6KA5FR3Y5X103#工频运行控制及指示KA5X11KA6Y6FR4X12辅助泵工频运行控制及指示KA7Y7X13水池水位下限报警指示KA10Y10X14变频器故障报警指示KA11压力上下限报警信号X15Y11水压上下报警KA12变频器过载信号X16Y12自动变频运行指示KA13Y13自动

6、工频运行指示KA14Y14变频器过载运行指示KA15Y15图2在控制电路的设计中，PLC输出端口并不是直接和交流接触器连接，而是在PLC输出端口和交流接触器之间引入中间继电器，通过中间继电器控制接触器线圈的得电/失电，进而控制电机或者阀门的动作。控制电路之中还要考虑电路之间互锁的关系，这对于变频器安全运行十分重要。变频器的输出端严禁和工频电源相连，也就是说不允许一台电机同时接到工频电源和变频电源的情况出现。因此，在控制电路中多处对各主泵电机的工频/变频运行接触器作了互锁设计；另外，变频器是按单台电机容量配置，不允许同时带多台电机运行，为此对各电机的变频运行也作了互锁设计。控制电路中还

7、考虑了电机和阀门的当前工作状态指示的设计，为了节省PLC的输出端口，在电路中可以采用PLC输出端子的中间继电器的相应常开触点的断开和闭合来控制相应电机和阀门的指示灯的亮和熄灭，指示当前系统电机和阀门的工作状态3.2变频器电路的设计变频器接线图如图3。FU三QFRU相电SV到主电路图源KM1,KM3,KM5WT压力传感器IRFP+BT12S传感器用电源+24V制动电阻NKM8KA830A~220VFWDKA1230B外部报警信号THRKM9复位信号RESET